單片機課程設計報告簡易電子琴

1、課程設計報告( 20142015 年度第 二 學期)課 程：單片機及嵌入式系統(tǒng)a 題 目： 簡易電子琴 院 系： 自動化系 班 級： 測控1201 學 號： 201202030105 201202030106 學生姓名： 指導教師： 設計周數： 一周 成 績： 日期：2015年 6 月 11 日一、課程設計內容與要求1針對所選擇的設計題目進行硬件設計，合理選用所需元器件，繪制系統(tǒng)結構框圖、硬件接線圖，并在實驗系統(tǒng)上完成電路的連接和調試。2根據所選題目的要求進行程序設計，繪制程序總體流程圖并編寫源程序上機調試。3寫出課程設計報告，對整個設計過程進行歸納和綜合，對設計中所存在的問題和不足進行分析和

2、總結，提出解決的方法、措施、建議和對這次設計實踐的認識和收獲。二、課程設計正文設計題目主要內容是用at89s51單片機作為核心控制元件，設計一個電子琴。以單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設有16個按鍵和揚聲器。設計思想使用單片機設計簡易電子琴進行了分析，并介紹了基于單片機電子琴統(tǒng)硬件組成。利用單片機產生不同頻率來獲得我們要求的音階，最終可隨意彈奏想要表達的音樂。一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構成我們所想要的音樂了，對于單片機來產生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時/計數器t0

3、來產生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應頻率關系弄正確即可。設計原理4×4矩陣鍵盤識別處每個按鍵都有它的行值列值，行值列值的組合就是按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和cpu通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數字量“0” 和“1”， 開關的一端（列線）通過電阻接vcc，而接地是通過程序輸出數字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查出該鍵的功能。數碼

4、管揚聲器截圖各音節(jié)頻譜碼利用at89c51的內部定時器使其工作計數器模式（mode1）下，改變計數值th0及tl0以產生不同頻率的方法產生不同音階，例如，頻率為523hz，其周期t1/5231912s，因此只要令計數器計時956s/1s956，每計數956次時將i/o反相，就可得到中音do（523hz）。計數脈沖值與頻率的關系式(如式4-1所示)是： nfi÷2÷fr 4-1式中，n是計數值；fi是機器頻率（晶體振蕩器為12mhz時，其頻率為1mhz）；fr是想要產生的頻率。其計數初值t的求法如下： t65536n65536fi÷2÷fr例如：設k655

5、36，fi1mhz，求低音do（261hz）、中音do（523hz）、高音do（1046hz）的計數值。t65536n65536fi÷2÷fr655361000000÷2÷fr65536500000/fr 低音do的t65536500000/26263627 中音do的t65536500000/52364580 高音do的t65536500000/104665059單片機12mhz晶振，高中低音符與計數t0相關的計數值如表4-2所示 表4-2 音符頻率表音樂發(fā)生流程圖整體電路圖源程序#include <reg52.h>#define ucha

6、r unsigned char#define uint unsigned intsbit beep=p16; /定義蜂鳴器sbit music=p13; /*music為低電平播放世上只有媽媽好（工作模式為音樂播放器），music1為低電平時播放祝你生日快樂，music、music1都為高電平時（工作模式為電子鋼琴）*/sbit music1=p11;uchar timer0h,timer0l,time,key,flag; /flag=0時為電子鋼琴模式，flag=1時為音樂播放器uchar code yuepu= 6,2,3,5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1

7、, 5,2,1, 6,2,4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1, 6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2, 5,2,1,6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1, 2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0 ; /世上只有媽媽好樂譜uchar code yuepu1=5,1,1, 5,1,1, 6,1,2, 5,1,2, 1,2,2, 7,1,4,5,1,1, 5,1,1, 6,1,2, 5,1,2, 2,2,2

8、, 1,2,4,5,1,1, 5,1,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,2, 7,1,2, 6,1,2, 4,2,1, 4,2,1, 3,2,2, 1,2,2, 2,2,2, 1,2,4; /祝你生日快樂樂譜uchar code th_0=0xf2,0xf3,0xf5,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xf9,0xfa,0xfa,0xfb,0xfb,0xfc,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe, 0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xfe,0xff,/ 28個音階高八位頻率表 裝進定時器高八位 ;uchar code

9、tl_0=0x42,0xc1,0x17,0xb6,0xd0,0xd1,0xb6,0x21,0xe1,0x8c,0xd8,0x68,0xe9,0x5b,0x8f, 0xee,0x44, 0x6b,0xb4,0xf4,0x2d,0x47,0x77,0xa2,0xb6,0xda,0xfa,0x16,/ 28個音階低八位頻率表 裝進定時器 低八位;void delay(uchar t) uchar t1; unsigned long t2; for(t1=0;t1<t;t1+) /延時半拍函數，控制音樂節(jié)奏 for(t2=0;t2<8000;t2+); void song() th0=ti

10、mer0h; tl0=timer0l; / 唱歌程序 tr0=1; delay(time); /延時，讓此音節(jié)播放的長短 tr0=0; /關定時器，為下個音節(jié)響做準備 void delayms(uint x) /去抖延時 uint i,j; for(i=x;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-); void keyscan() /檢測十六個發(fā)出音樂按鍵函數 uchar temp; p3=0xfe; temp=p3; temp=0xf0&temp; if(temp!=0x0f) delayms(10); /檢測第一行 temp=p3 ; temp=temp&

11、;0xf0; if(temp!=0xf0) temp=p3; switch(temp) case 0xee: key=0;break; case 0xde: key=1;break; case 0xbe: key=2;break; case 0x7e: key=3;break; th0=th_0key;/將按下的鍵對應發(fā)出此頻率聲音的初值裝入 tr0=1; /打開定時器 while(temp!=0xf0)/一直按下就一直發(fā)聲 temp=p3; temp=temp&0xf0; tr0=0;/松手時關閉定時器0，不能發(fā)聲 beep=1;/使蜂鳴器置高關閉，預防在進入中斷取反時將它置低打開

12、p3=0xfd; temp=p3; temp=0xf0&temp; if(temp!=0x0f)/檢測第二行按鍵 delayms(10); temp=p3 ; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=p3; switch(temp) case 0xed: key=4;break; case 0xdd: key=5;break; case 0xbd: key=6;break; case 0x7d: key=7;break; th0=th_0key; /將按下的鍵對應發(fā)出此頻率聲音的初值裝入 tl0=tl_0key; tr0=1; /打開定時器0 w

13、hile(temp!=0xf0)/一直按下就發(fā)聲 temp=p3; temp=temp&0xf0; tr0=0; /松手時關閉定時器，不能發(fā)聲 beep=1;/使蜂鳴器置高關閉，預防在進入中斷取反時將它置低打開 p3=0xfb; temp=p3; temp=0xf0&temp; if(temp!=0x0f) delayms(10); temp=p3 ; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) temp=p3; switch(temp) case 0xeb: key=8;break; case 0xdb: key=9;break; case 0xbb

14、: key=10;break; case 0x7b: key=11;break; th0=th_0key; tl0=tl_0key;/將按下的鍵對應發(fā)出此頻率聲音的初值裝入 tr0=1; /打開定時器 while(temp!=0xf0)/一直按下就發(fā)聲 temp=p3; temp=temp&0xf0; tr0=0; /松手時關閉定時器0，不能發(fā)聲 beep=1;/使蜂鳴器置高關閉，預防在進入中斷取反時將它置低打開 p3=0xf7; temp=p3; temp=0xf0&temp; if(temp!=0x0f) delayms(10); temp=p3 ; temp=temp&a

15、mp;0xf0; if(temp!=0xf0) temp=p3; switch(temp) case 0xe7: key=12;break; case 0xd7: key=13;break; case 0xb7: key=14;break; case 0x77: key=15;break; th0=th_0key; tl0=tl_0key;/將按下的鍵對應發(fā)出此頻率聲音的初值裝入 tr0=1; while(temp!=0xf0) temp=p3; temp=temp&0xf0; tr0=0; beep=1; void main() uchar k,i; tmod=1; ea=1; et

16、0=1; while(1) if(music&&music1) /當為高電平時沒有放音樂，掃描鍵盤 flag=0; keyscan(); if(!music) flag=1; i=0; while(i<100) /音樂數組長度，唱完從頭再來 if(music) beep=1; break; k=yuepui+7*yuepui+1-1; timer0h=th_0k; timer0l=tl_0k; time=yuepui+2; i+=3; song(); if(!music1) flag=1; i=0; while(i<75) if(music1) beep=1; br

17、eak; k=yuepu1i+7*yuepu1i+1-1; timer0h=th_0k; timer0l=tl_0k; /把對應的音樂頻率放進定時器0 time=yuepu1i+2;/音樂節(jié)拍 i+=3; song(); void time0() interrupt 1 if(flag=0) beep=!beep; th0=th_0key; tl0=tl_0key; else beep=!beep; th0=timer0h; tl0=timer0l; /電子琴模式時進入 /音樂播放器模式調試結果仿真效果良好，硬件調試結果可以接受，不過由于蜂鳴器的問題，效果不是很理想。具體效果看演示3、 課程設

18、計總結1.本次單片機課程設計對簡易電子琴進行了一系列的了解和查閱。 1.1首先，要理解電子琴的簡單工作原理。簡易電子琴通過矩陣鍵盤可以產生16個不同頻率的音頻，這些頻率需要上網搜集資料獲得。 1.2其次，電子琴需要注意以下幾個方面。1.2.1按鍵的時候發(fā)聲，按鍵松開的時候停止發(fā)聲。1.2.2同時按2個或以上的鍵的時候不會出現(xiàn)錯誤，發(fā)出的聲音是結合在一起的聲音。 1.3最后，在電子琴的設計中加入了音樂盒的一個特征，按鍵k1.3會播放音樂，在程序 中寫入了兩個音樂的頻率，但是由于開發(fā)板只存在一個按鍵，所以只能播放一個音樂。2.設計中存在的問題和不足及解決方法 2.1開發(fā)板的發(fā)聲不連續(xù)、不清晰。原因是蜂鳴器功能不完善，可以接一個揚聲器來改善。 2.2設計中，長按鍵播放音樂，松開停止播放。不足是應該設計成按一下持續(xù)播放音樂， 再按鍵播放另外一首音樂，可解決由于開發(fā)板按鍵只有一個而只能播放一種音樂的缺 陷。 2.3另外可以添加在數碼管上顯示按鍵的音符的功能。3.設計實踐的認識和收獲 3.1認識到單片機的強大功能，沒有實現(xiàn)不了的功能，只有想不到的方面。 因為在沒有接觸課程設計之前，只簡單的了解實驗的內容，對單片機的知識沒有充分 的了解和應用，在觀看了所有的項目以及其他同學的完成的情況，發(fā)現(xiàn)自己的設計存